《工程化學》微課教學模式研究及實踐*

郭 禎，王韶旭，李 剛

(大連交通大學環境與化學工程學院，大連 遼寧 116028)

遼寧省精品資源共享課《工程化學》是在省精品課程《大學化學》基礎上建設并發展，是我校非化學專業學生的專業基礎必修課。課程的出發點在于在工科大學生的頭腦中樹立一種概念和意識，在遇到工程技術中的實際問題時從化學的角度去試求解決，可能會出現柳暗花明的結果。它簡明地闡述了化學學科的一般原理，將化學基礎知識與工程技術實際相結合，是當代大學生工程技術類專業知識結構中不可缺少的一部分，是培養全面發展的現代工程技術人員知識結構和能力的重要組成部分，在化學和工程之間起著重要橋梁作用。

本課程采用模塊化教學模式，其基本原則按照工程教育認證要求及學生的專業特點搭建教學模塊，將教學模塊分為必選模塊、限選模塊及創新實踐模塊。通過理論模塊的學習，使學生掌握工程化學的基本原理和基礎知識，使學生掌握對工程化學問題進行理論分析和計算的能力，使學生在科學思維能力上得到良好訓練和培養，使學生具備解決各類工程問題所需的化學知識及其應用能力；通過工程素養模塊和限選模塊的學習，使學生了解化學在工程實踐和社會生活等領域中的作用，如環境問題、可持續性發展問題及安全問題等，使學生在各自專業領域自覺滲透可持續發展的理念，以期培養其高度的人類環境憂患意識和環境保護責任感；通過實踐模塊學習，使學生掌握化學實驗的基本操作，培養學生科學思維的方法、團隊合作的精神和創新意識。

由于《工程化學》課程體系內容豐富、知識面廣、進度快，專業術語抽象難懂，而授課對象是大學一年級新生，有些同學不能很快適應大學生活，跟不上老師講課節奏，存在學習主動性不強、學習效果差的現象。針對工程化學教學中存在的問題，我們教學團隊以能力培養為軸心，以教學資源為平臺，動用所有教學要素，立體化、全方位地融教學與學習為一體，關注應用與創新的教學體系。

近年來，以學生為中心，以教師為主導的微課教學模式，以其結構獨特、內容短小、主題鮮明、資源豐富等特點，提高了課程資源的實用性與再生性，可滿足碎片化時間下學習，有助于提升學生自主學習能力[1-3]。通過構建和不斷完善課程系統，將微課教學模式與傳統教學模式進行融合，充分發揮各自優點，并應用于教學實踐中，調動學生參與的積極性，使課程更加生動有趣，為學生帶來更為豐富的學習體驗，體現學生作為學習過程主體的主動性、積極性與創造性，從而真正發揮教師教學過程的引導、啟發、監控的主導作用。具體來說，將從以下三個方面構建并實施微課教學模式，見圖1。

圖1 微課教學模式構建與實施模型Fig.1 Construction and implementation of micro-lecture teaching model

1 課前構建模塊

基于《工程化學》精品資源共享課的課程資源，我們教學團隊將教學內容進行分析與凝練。根據教學安排的需要，針對四大必修模塊，分別是化學熱力學、化學動力學、電化學、物質結構等，仔細梳理每一章節知識模塊的重點與難點，構建了以不同類型知識點為單元的教學資源，將龐雜的理論知識化繁為簡，同時適當拓展延伸。確定微課的教學目的與內容，利用網絡資源以及Flash軟件制作教學中需要演示動畫，利用Camtasia Studio軟件制作相應微課視頻[4]。

例如：對于化學熱力學部分，吉布斯函數求解由于本身系統性、公式推導邏輯關聯性強，不適合采用模型、動畫，在教學設計上采用了公式推導，配合典型例題，講授過期采用啟發式、對比式、總結式微課教學手段，增強了學生對公式的記憶與理解能力。

而對于電化學中原電池微課制作，則通過“科學實驗”探究如何利用原電池原理解決“水果電池”等實際問題，提高了化學的趣味性，引導學生將抽象的理論知識與生活、實踐的熱點問題聯系起來，使他們真正懂得“化學是一門中心科學”，從而建立起學以致用的概念和意識。這次微課效果顯著，分別在2017年、2018年獲得遼寧省教育信息化大賽微課比賽二等獎和課件三等獎。這些教學成果豐富了精品資源共享課的課程資源。

學生通過課前看微課視頻結合Flash動畫演示提前自主預習，對理論教學中晦澀難懂的相關概念、反應過程及原理，抽象概念形象化，具有直觀性、表現力和感染力，有利于學生對重點與難點的理解和掌握，激發學生積極思維，增強學習積極性和主動性，從而達到滿意的教學效果和教學質量[5-6]。

2 課中設情景討論

在課中體現以學生為中心、教師為主導的教學理念。教師通過安排學習任務，引導學生進行自學、移動學習和個性化學習，學生們通過自我探究、動手實踐、合作交流、提問、總結和完善學習新知識。教師通過創設情境、分組合作、答疑解惑、跟蹤指導等方式組織教學。

例如在學習完沉淀溶解平衡的理論知識后，有些同學理解還不夠透徹，經過探討和總結，利用鹵化銀與不同物質之間的反應設計了平衡轉化反應視頻，結合顏色的變化、沉淀或氣體的生成，使學生自己體驗平衡轉化的條件，從而理解沉淀溶解平衡的內涵。

又如在學習金屬腐蝕與防腐理論知識前，為促進學生學習興趣和加深理解，先播放《泰坦尼克號》影片片段，引出百年后沉船打撈出來已經銹跡斑斑，然后再開始介紹金屬腐蝕原理，學生聽起來饒有趣味，印象深刻。為促進學生情景化、趣味化、交互性的自我學習，實現師生實時互動，融入碎片化學習的微課、音頻、動畫等新媒體內容，實現過程性評價和個性化教學，提升學生和教師的信息化素質與水平，為教學注入新的亮點[8]。

3 實驗動手加視頻

工程化學課程除理論課34學時，還有6學時實驗課。主要安排水硬度測定、弱酸電離常數的測定、阿司匹林合成等3個實驗。實驗以教師指導下的學生獨立完成的方式進行。學生在做實驗過程中，邊觀察、邊思考、邊分析，提高了學生的實踐動手能力和科學實驗態度，在積極探索與分工合作中，體驗實驗成功的喜悅以及學以致用的樂趣。

受時間和條件所限，有毒有害、易燃易爆及難于用傳統教具展示的、有一定危險性的化學過程無法在課上演示。利用網絡資源的實驗視頻制成微課，盡量創建真實的教學情境，增強學生對知識的理解和記憶。利用網絡資源收集、整理基礎化學實驗視頻集錦，在此實驗視頻集錦里，很多實驗并不是單一的化學學科知識，而是綜合物理、生物等科學知識，這樣的學科交叉式的化學實驗更加生活化，形象化地幫助工科非化工專業本科生了解與“工程化學實驗”相關的化學基礎知識和基本技能，使學生學會應用化學知識解決實際問題，既可全面提高學生的科學素養，又有利于保護環境，避免安全事故的發生[7]。

4 課后評價反饋

課后評價與反饋是教師對教學實踐的再認識，是對自己教學工作的一種反思和自我監督，可以克服教師教學中的不足，鞏固實踐中的經驗。教師通過建立QQ群、微信群等網上交互平臺，發布教學資源如多媒體課件、作業習題、實驗指導、自測題等，學生發布自己的學習感受與疑問，與老師、同學相互討論交流，進行總結反思，并可以及時反饋到教師的下次課備課中，以利于及時改進和實施針對性教學。這樣學生通過復習鞏固、同伴互助進行提煉總結，教師通過評價反饋、教學反思方式進行研討總結，實現了生生互動、師生互動，教學效果持續性改進，從而達到教學相長目的[8]。

5 結 語

綜上，通過構建與完善《工程化學》微課教學資源庫，學生利用手機、電腦等移動多媒體播放設備隨時隨地學習，打破傳統教學模式，利用碎片化時間預習和復習，增強了學習積極性和主動性，提高了學習效率，在全校非化學專業中實施推廣，反饋良好，取得初步成效。這種微課教學模式的研究與實踐對于《工程化學》教學發展具有重要積極意義，對非化學專業學生學習《工程化學》課程起到了正向促進作用。今后還需在教學觀念、教學方法、教學手段和教學資源等方面繼續探索與實踐，構建集理論教學、網絡環境、實驗教學等多層次、多形態的立體化教學體系，實現多層次、全方位、立體化教學模式。